Skip to main content
SUPERVISOR
Kaivan Raissi,Hamidreza Salimi jazi,Mohmmad ali Golozar
کيوان رئيسي (استاد راهنما) حميدرضا سليمي جزي (استاد مشاور) محمدعلي گلعذار (استاد راهنما)
 
STUDENT
Abdellah Sheikhi
عبداله شيخي

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی مواد
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Electrochemical investigation of hot corrosion of Inconel 625 in molten 60%NaNO3 - 40% KNO3 salt
High temperature designing needs to material which can be resistive against the hot corrosion. Because of the perfect resistance against corrosive environments, Nickel based alloys (a group of super alloys) have a lot of applications particularly at high temperatures. Inconel 625 is one of these alloys, which is applicable in many industries for its high strength and corrosion resistance. These alloys have suggested for application in solar power stations. One of the common usable salts for the solar power stations is molten salt with composition of 40%KNO 3 -60%NaNO 3 , which are usable in a liquid state for a wide range of high temperature applications. For these industries, the molten salts are used for adsorption and maintenance of the sun conducted heat. In addition, there is little information about hot corrosion behavior of these super alloys. So, this research investigates hot corrosion behavior of Inconel 625 in molten salt with composition of 40%KNO 3 -60%NaNO 3 , using weight loss measurements, electrochemical tafel polarisation, cyclic polarisation and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). For this purpose, an electrochemical cell containing a heat-transition system was designed. Weight loss measurements for determining the oxidation kinetic at 500 and 600 , and electrochemical tafel polarisation tests for both 500 and 600 were carried out. The effect of NaNO 3 inhibitor on the polarisation curves was also evaluated at 600 . Moreover, the cyclic polarisation tests and the EIS measurements in open circuit potential at both temperatures were performed. The weight loss measurements shown that oxidation procedure of Inconel 625 is a diffusion controlled reaction and follows from parabolic rule, where with increasing temperature, the oxidation rate is increased. Based on the tafel polarisation curves, it was demonstrated that half-cell reduction reaction is under activation energy control and half-cell oxidation reaction is under diffusion control. However, it was detected that with increasing temperature the polarisation curve is shifted toward the right side. NaNO 3 inhibitor used at 0.01, 0.03, 0.1, 0.3 mol/kg concentrations At 600 , NaNO 3 inhibitor at 0.1 mol/kg concentration had the best efficiency and as a result, it increased the pitting corrosion resistance and prohibited form pit nucleation. Conducted cyclic polarisation test shown a positive residual loop and confirmed the presence of pits. At 500 and 600 , EIS measurements depicted two distinctive loops. The first in the high frequencies was attributed to the corrosion procedure and the second was related to the limited diffusion procedure for the molten nitrated salt. Keywords : Inconel 625, nitrated salts, hot corrosion, pitting corrosion, inhibitor
چکيده طراحي در دماهاي بالا مي‌طلبد از موادي استفاده گردد که بتوانند در برابر خوردگي داغ مقاومت نمايند. آلياژ‌هاي پايه نيکل (سوپر آلياژها) به علت داشتن مقاومت عالي در برابر محيط‌هاي خورنده مخصوصاً در دما‌هاي بالا کاربرد زيادي دارند. يکي از انواع سوپرآلياژها اينکونل 625 مي‌باشد که به علت استحکام و مقاومت بالا در برابر خوردگي در صنايع مختلف مورد استفاده قرار مي‌گيرد. پيشنهاد شده از اين سوپرآلياژ نيز در صنايع نيروگاه خورشيدي استفاده گردد. يکي از نمک‌هاي مورد استفاده در نيروگاه‌هاي خورشيدي، نمک‌هاي مذاب نيتراتي هستند با ترکيب 60% NaNO 3 - 40% KNO 3 که در دماي بالا در گستره‌ي وسيعي از دما به‌صورت مايع کاربرد دارند. در اين صنايع از نمک‌هاي مذاب نيتراتي براي جذب و نگهداري حرارت ساطع شده از خورشيد استفاده مي‌شود. همچنين اطلاعات کمي در مورد خوردگي داغ اين سوپرآلياژ در نمک‌هاي مذاب نيتراتي ذکر شده وجود دارد. لذا در اين پژوهش، رفتار خوردگي داغ سوپر آلياژ اينکونل 625 در نمک مذاب 60% NaNO 3 - 40% KNO 3 به کمک آزمون‌هاي کاهش وزن، الکتروشيميايي پلاريزاسيون تافل، پلاريزاسيون چرخه‌اي و طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي مورد بررسي‌ قرار گرفته است. بدين منظور، يک سل الکتروشيميايي مجهز به سيستم حرارت‌دهي طراحي شد. آزمون‌ کاهش وزن جهت تعيين سينتيک اکسيداسيون و آزمون‌هاي الکتروشيميايي پلاريزاسيون تافل در دو دماي 500 و 600 درجه سانتيگراد انجام گرفتند و نقش بازدارنده نيتريت سديم بر منحني‌ها در دماي 600 درجه سانتيگراد مورد بررسي قرار گرفت. همچنين آزمون پلاريزاسيون چرخه‌اي در دو دماي 500 و 600 درجه سانتيگراد انجام شد. آزمون‌هاي طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي در پتانسيل مدار باز در دو دماي 500 و 600 درجه سانتيگراد انجام گرفتند. با انجام آزمون کاهش وزن مشاهده شد که اکسيد‌اسيون آلياژ اينکونل 625 يک فرايند کنترل شده نفوذي است که مطابق با قانون سهمي پيشروي مي‌کند و با افزايش دما نرخ اکسيداسيون افزايش مي‌يابد. از منحني‌هاي پلاريزاسيون تافل مشخص شد که نيم‌واکنش احيايي تحت کنترل انرژي اکتيواسيون و نيم‌واکنش آندي تحت کنترل فرايند نفوذ است. از طرفي با افزايش دما، نمودار به سمت راست شيفت پيدا مي‌کند. بازدارنده‌ي نيتريت سديم در غلظت‌هاي 01/0، 03/0، 1/0 و 3/0 مولال در دماي 600 درجه سانتيگراد استفاده شد. نيتريت سديم در غلظت 1/0 مولال بهترين تأثير را داشته و در نتيجه، از جوانه‌زني حفره جلوگيري مي‌کند. با انجام آزمون پلاريزاسيون سيکلي در حالت بدون بازدارنده، حلقه پس‌ماند مثبت مشاهده شد و وجود حفره‌ها بر روي سطح آلياژ اينکونل 625 تأييد شد. در دماهاي 500 و 600 درجه سانتيگراد طيف‌سنجي امپدانس الکتروشيميايي دو حلقه را آشکار ساخت. حلقه اول در فرکانس بالا مربوط به فرايند خوردگي و حلقه دوم در فرکانس‌هاي پايين مربوط به فرايند نفوذ به واسطه حضور غشاي بازدارنده بر سطح فلز بود. کلمات کليدي اينکونل 625، نمک‌هاي مذاب نيتراتي، خوردگي داغ، خوردگي حفره‌اي، بازدارند

ارتقاء امنیت وب با وف بومی